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摘要：石油化工产业的发展对生产设备提出了更高要求，作为核心生产设备的压缩机是其中最重要的一环。石化行业生产系统的各种设备均依靠管道紧密连接在一起并不间断的传送既定压力的流体以形成连续的能量流及物料流，确保各种设备中的物料能连续的进行各种物化反应、吸收、分离等过程，从而保证生产的连续性。在生产过程中，石油化工行业的物料一般具有易燃、易爆和有毒的特性，这就要求压缩机必须具有结构紧密、安全系数高的特点。同时，为满足长时间、高效率的工艺生产过程，压缩机必须具有高效率和运行稳定的特点。这些要求对于石油化工装置实现安全稳定的运行非常重要。
关键词：离心式；压缩机；防喘振系统
引言：
压缩机是一种产生驱动力使低压气体提升为高压气体且排出气体压力(表压)大于0.2Mpa的流体机械设备。按压缩方式不同分为两类:容积式和透平式。其中前者包含回转式和往复式，后者包含复合式、轴流式、离心式等；在石油化工行业中，常见的压缩机形式包括往复式、轴流式、离心式等。往复式压缩机的应用非常广泛，通常应用于压缩流量较小、压比较高的场合。吸入口压力是往复式压缩机极其重要的控制参数，其稳定程度直接关系到压缩机的正常稳定运转。离心式压缩机的优点在于便于维护、占用空间较小、输出平稳、供气流量大、故障率低、可用汽轮机直接带动、安全性高；轴流式压缩机相比于离心式压缩机来说，其优点在于流量大、效率高，缺点在于稳定工作范围较窄、出口压力比较低。综合比较，离心式压缩机由于其结构简单、体积小、排气量大、维修方便和输送介质安全的特征，广泛地应用于石油化工行业。
1离心式压缩机的工作原理
当离心式压缩机开始工作时，做圆周运动的叶轮压缩空气并使其进入扩压器。叶轮不停旋转，连续不断地压入气体保证了压缩机中气体的连续流动。在这一过程中气体压力不断增大，但在进入扩压器后速度下降，从动能到静压能的转换使得气体压力进一步增加。当出口压力要求较高时，可通过弯道、回流器、中间冷却器实现多级叶轮串联工作逐步升高气体压力。这就是离心式压缩机的工作原理。
2喘振介绍
喘振是离心压缩机在入口流量小于喘振流量时离心压缩机出现的流量脉动现象。在离心式压缩机正常工作运转中，若操作人员听到出口管路气流发出“呼味呼味”的噪声甚至出现爆音，则很有可能是发生喘振的征兆。喘振现象的产生是由于离心式压缩机在运行过程中，当负荷低于某一定值时，气体的正常输送遭到破坏，气体的排出量时多时少、忽进忽出、发生强烈震荡并发出如同哮喘病人“喘气”的噪声。此时压力表、流量表的指示大幅波动。随之，机身也会剧烈振动，并带动出口管道、厂房震动，会发出周期性间断的吼响声。如不及时采取措施，则将使压缩机遭到严重破坏。例如压缩机转子、密封环、轴承、叶轮、管线等设备和部件的损坏。喘振现象是离心式压缩机独有的一种非正常工况，严重的喘振会造成压缩机组停车甚至对压缩机机械结构产生重大危害。从而造成极大的损失。随着能源的日益紧缺，降低生产能耗、节约生产成本、提高产品质量己经成为离心式压缩机控制的重要发展方向，因此为了确保压缩机组的正常安全工作，必须对压缩机组进行防喘振控制。
3离心式压缩机喘振的危害
对于离心式压缩机来说，喘振会带来严重的危害主要表现在:工艺参数会受喘振的影响大幅波动而扰乱操作人员正常作业，造成测量仪表失准甚至失灵，损坏工艺系统的稳定性；同时也会造成叶轮强烈振动，叶轮应力大幅度上升，加剧磨损、破坏稳定性，如喘振进一步恶化可能会导致损坏密封、轴承等部件，造成被压缩气体严重外泄、甚至发生爆炸等危害事故。总之，喘振的发生如不得到有效的控制，轻则会导致迫使压缩机停机、破坏正常生产，重则导致内部部件严重损毁、设备报废、伤及人员。综上所述，离心式压缩机发生喘振时，典型现象有:(1)压缩机出口压力呈现先升高再急剧下降的周期性大幅波动的现象。(2)压缩机的流量呈现急剧下降并大幅波动现象，严重时会出现出口气体倒流。(3)对于采用电机驱动的压缩机而言，其电机指示仪表如电流和功率表等均会大幅波动。(4)压缩机产生剧烈的振动，伴随有如同“哮喘”一般的噪声。
4离心式压缩机喘振的控制策略分析
离心式压缩机在石油化工等多个领域有广泛应用。具有供气流量大、占用空间小的优点，但同时也存在易发生喘振并导致效率降低的缺点，喘振是离心式压缩机的特性曲线与外部管网特性曲线不匹配时发生的一种异常现象。喘振危害较大，轻则产生噪声影响正常生产，重则会破坏机械设备。由于离心式压缩机的广泛应用，其安全性和稳定性备受关注。所以，深入研究喘振现象对石油化工生产装置的平稳运行具有重要意义。
4.1实现离心式压缩机防喘振控制的关键点
防喘振控制系统的设计应重点围绕着四个方面进行:(1)控制系统稳定可靠、具备自诊断和冗余容错功能;(2)检测回路(如温度检测、压力检测、流量检测等)必须准确、稳定且可靠;(3)合理的防喘振控制方案;(4)防喘振控制阀具备良好的调节性能、可以实现快开慢关的控制特性、动作迅速且泄露量微小。
4.2需实现的控制功能
(1)实现压缩机入口质量流量温压补偿；(2)实现防喘振曲线图实时监测；(3)实现可以远程给定的PID喘振控制；(4)实现防喘振阀快开慢关功能；(5)实现防喘振控制器设定点盘旋线控制功能，当前工作点向喘振线移动时触发盘旋线控制功能及时动作防喘阀打开；(6)引入超驰控制理念，实现防喘振超驰控制，在PID控制功能之外独立设置比例调节功能快速打开防喘阀；(7)实现防喘振安全裕度自动调整功能；(8)可以选择手动控制，帮助设定、测试和故障排除；(9)实现温度、压力、流量变送器等测量元件的故障切换功能。
结束语：
离心式压缩机优点众多，在工业上应用广泛，但是喘振亦是其不可避免的特性，而且会严重的影响压缩机系统的安全运行。当前石油化工行业在我国获得了长足的发展，生产装置大型化、高效化对生产设备提出了更高更严的要求，尤其是在中低压和大流量的场合更适用于离心式压缩机使用。随着国民经济持续深入的发展，对离心式压缩机的需求会进一步加大，防喘振控制是离心式压缩机稳定安全高效运行的重中之重，因此开展离心压缩机防喘振控制系统的研究极具现实意义。
参考文献：
[1]王廷俊.气体压缩机在石化工业的应用和发展[J].通用机械，2005
[2]邢佑兵.透平式压缩机喘振的产生机理及控制[J].通用机械，2011